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2024 / 07 / 23
一、我对机械工程的兴趣
作为一名工科生,必须对机械之类的东西有所了解,而我的专业是工业设计,所以对掌握机械方面的知识是必须的。其实我对我专业的兴趣没有对机械类专业兴趣浓,可能是跟我从小接触的东西有关。我是一个从农村走出来的,在农村小时候并没有很多玩具,只有在过年的时候家长才给钱去买点东西。而我每年买的都是玩具枪,我买的目的并不是用来玩,而是我喜欢把它拆卸开来自己慢慢研究,然后再把它重新组装。还有一个原因就是自己在计算机和绘画方面的基础很差,而一个设计师有这方面的技能是必须的。而在初中和高中学的知识跟机械之类的并没有太大关系,而生活中到处都有机械的应用,所以我很想多多掌握机械方面的知识,增加我对生活中机械的理解。到大学了,现在有机会了,所以我要好好增加机械方面的知识,一方面能应用到自己的专业中来,另一方面能提高自己各方面的能力。
二.当今世界的机械制造业
1.从经济方面上看,世界机械制造业作为世界经济的一个重要组成部分,其发展状况与其所处的外围环境有着紧密的关系,幷受制于经济周期变动的影响,既表现为对经济周期的敏感性,也表现出一点的滞后性。上世纪90年代至今,世界性机械制造业突出表现为在大波动中发展,显示其在国民经济尤其是在工业发展中的特殊地位,是防止经济“泡沫化”的基础;机械制造业贸易呈现极强的地区性,发达国家和发展中国家之间存在很大的贸易差距,在西欧的发达国家在机械生产和贸易领域继续其霸主地位。从美国、日本德、德国等发达国家重视装备制造业的发展情况来看,不仅在于其在本国工业中生产、出口、积累、就业等方面的贡献率均占前列,更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质技术,是经济高级化不可或缺的战略性产业。
2.从技术上看,机械制造自动化技术至本世纪20年代出现以来,经历了三个阶段,即刚性自动化、柔性自动化和综合自动化。综合自动化常常与计算机辅助制造,计算集成制造等概念相联系,它是制造技术、控制技术、现代管理技术和信息技术的综合,旨在全面提高制造企业的劳动生产率和对市场的响应速度。坏境保护的压力和信息技术的广泛应用给机械制造自动化技术的发展带来新的机遇和挑战,高技术化、信息化、绿色化、全球化成为发展的总趋势。
三.我国的机械制造业
1.我国机械制造业现状,从新中国成立以来,经过近半个世纪的发展,特别是改革开放近30年来,机械制造业广泛应用微电子技术,采用先进制造技术,培育高新技术产业,增强了发展后劲;企业的产品结构、技术结构有了较大的调整,用微电子改造传统产业取得了较大的进展;掌握了一批重大技术装备及重大成套设备的核心、关键技术,为国民经济各部门服务的本领不断增强。通过技术改造,一批先进的新型、高效、高精度制造工艺技术在机械制造业中得到广泛应用。“九五”、“十五”期间是机械制造业推进结构调整,转变经济增长方式,实现稳定、持续发展在重要时期,机械制造业的改革与发展取得了重大成就:一大批重要产品技术水平明显提高,企业技术创新能力不断增强,为国民经济建设提供了大量的技术装备;一些重要产品产量跃居世界前列,市场占有率不断提高;经济产量占世界机械制造业总产量的比重不断加大;出口创汇位居全国各行各业前列,成为中国出口创汇的第二大产业,并具有较大发展潜力。中国机械制造业已建立起门类齐全、实力比较雄厚的物质技术基础,基本形成了具有自主制造能力的国民经济装备体系、产品结构和产业结构不合理、自主开发能力弱的状况没有得到根本的转变。从而延续了机械制造业赶超世界先进水平的进度,使得机械制造业企业和产品在总体上缺乏国际市场竞争能力。
目前,制约我国机械装备制造业发展的瓶颈之一是技术创新能力不足。我国机械装备制造行业原有的创新体系已不适应新时期的国际竞争要求,而新的创新体系尚未形成。
2.我国制造系统的构成及发展趋势,制作过程是一个集物料流、能量流和信息流的过程,而制造系统是指以实现生产为目的',由完成制作过程所需要的人员、加工设备、物流设备、原材料、能源和其他辅助装置以及设计方法、管理规范和制造信息等组成的具有特定功能的有机整体。
先进的制造系统能实现生产过程的高效性和综合性。现代制造系统的理念正向着敏捷化、精益化和绿色化方向发展,现代制造系统技术正向着集成化、柔性化、数字化、网络化和智能化方向发展。
四.机械工程的专业特点
1、机械设计及其自动化。
机械设计制造及自动化主要培养具备机械设计制造基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技研发、应用研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。要求本专业学生主要学习机械设计与制造的基本理论,学习电子技术、计算机技术的信息处理技术的基本知识,具有进行机械产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的能力。
2、材料成型及控制工程。
本专业培养适应经济与社会发展需要,德、智、体、美全面发展,具备机械工程、材料科学基础知识和应用能力,能够在材料成型的相关领域内,从事技术开发、设计、制造、试验研究、生产组织管理等工作的应用型高级专门人才。本专业学生主要学习材料科学基础和机械设计与制造的基础理论,学习微电子技术、计算机技术和信息处理技术的基本知识,受到现代机械工程师的基本训练,具有进行产品设计、制造及设备控制、生产组织管理的基本能力。
3、工程装备与控制工程介绍过程装备与控制工程是以过程工业为服务对象,主要研究过程工业必须的设备与控制技术。是融机械、化工、能源、材料和控制工程等科学于一体的复合交叉型科学。过程装备与制作过程专业科学是机械大科学的一个分支,它自己是属于机械领域,同时又服务于过程工业,自身的发展又需要机电控制。
所谓工程工业是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业,它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药,甚至于冶金等众多行业部门。过程工业需要由为数众多的单元构成,将每一个单元实现功能的设备连在一起便构成过程装备。与其相关的行业包括:工艺过程(化工、石油化工、食品、制药、轻工等),机械设计及制造(机械设计、机械制造、工程材料等),以及装备的控制。过程工业与矿业、制造业、自来水、电力等国民经济行业直接相关。
过程工业可分为流体动力过程、热传递过程、质量传递过程、动量传递过程、热力学过程等。过程装备又可分为:流体动力过程及设备、热传过程及设备、传质过程及设备、机械过程及设备等等。概括地说来,凡是涉及热量传递、能量传递及质量传递过程的工业,均属于过程工业,而不仅仅是化学工业。过程工业,或者说是流程工业中涉及的所有的机器和设备,均属于过程装备。
过程工业是国家的重要支柱产业,是国家财税收入的主要来源,其发展状况直接影响国家的经济基础。在整个制造业中,过程工业的产值比重接近50%,利税贡献更为显著。
五.我对机械工程的期望
在当今,随着机械工程与计算机的紧密结合,使得机械的要求更为复杂而先进化。随着信息技术、高新技术的迅猛发展和资本的国际化,世界已进入了全球化经济时代。机械设计的技术较以往更远、更高、更广,同时因为知识在经济发展中的作用越来越大。市场要靠更新和更优质的产品去占领,所以根据不断变化的市场增强产品的科技含量,开发新产品快速响应市场的需求。这样生产所需的机械也需要不断地提高,用现代化的设计理论与方法去设计机械,优化机械系统的总体性能,并且达到以下目标:
1、功效实用性;
2、系统可靠性;
3、运行稳定性;
4、人机安全性;
5、环境无害性;
6、易操作性;;
7、结构工艺性;
8、技术经济性;
9、造型艺术性;
10、设计规范性。
在学习机械类专业时,我们应该对一些基本的制作工艺和制造技术进行学习,如铸造、塑性成形、焊接、切削加工表面加工等,它们的工艺参数、工艺特点、能达到的精度。通过对这些不同加工方法的学习,学会加工不同部件用不同的加工方法,便于以后在自己设计机械的时候,选择适当的加工方法,从而使制造出来的机械满足要求。机械工程从古代工匠的摸索实践发展到今天的科学理论,从自动化生产机器到包括电子流体,从生物工程机械以及环境控制有关的新技术、新设备都离不开机械工程的科学基础:力学、数学、材料学等科学。各种机械都是由许多零件的组成,在外力作用下,零件可能变形,可能被破坏。因此,零件在外力作用下的变形,零件的运动规律及运动状态变化与外力有关,都是工程中常用的力学问题,同时如果离开了精确的数学,就不可能生产出各种高质量、高精密的仪器。所以在学习机械类专业时,我们要努力学好这些课程基础。
作为一个机械类专业的学生,我认为在学习时,除了基本的加工技术,还要不断地接受和学习新的科学和过程技术,紧跟时代的步伐。因为现在生产要求的高效、优质、低耗、清洁和灵活生产,使得对机械加工工艺的要求越来越高。超声震动切屑、激光辅助切屑、磁化切屑等再一步运用,因此学习高新技术我们要学习以下几点:
第一,要学习现代设计技术,包括计算机辅助设计技术、优化设计基础技术、竞争优势创建技术、可持续发展产品设计技术和设计实验技术。
第二,是先进的制作工艺,包括精密洁净铸造成型工艺、精确高效塑性成形工艺、优质高效的焊接切割工艺、优质低耗洁净热处理技术、高效高精密加工工艺、快速磨具制造工艺和虚拟制造成型加工工艺。
第三,自动化技术包括数控技术、机器人技术、计算机制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况与控制技术。第四,系统管理技术,包括先进的制造生产模式、集成管理技术和生产组织的方法。
作为一个机械专业的学生,要培养自己勇于创新的能力,善于观察事物发展矛盾和需要。培养自己良好的创造心理,通过听课、参观、看书和视频等环节得到创新产品和创造方法的许多印象、概念。进而了解一些知识、技法,参加各种比赛,增强自己的实践创新能力。除了机械本身各方面新技术的运用,从工业设计专业的角度来说,在现代社会中,工业设计一直起着提高人类生活水平和推动社会物质文明发展的重要作用,产品外观在现在越来越受到重视,人们要求产品用起来更舒适,符合人的欲望和心理需求。现代工业设计的特征是时代性、创新性、市场经济性、科学与艺术结合型、人机环境系统性。使自己的产品达到功能性:功能、可用性、可靠性、准确性、给人愉快快感;经济型:低成本、高效率、高收益;审美性:色彩、风格、民族性、现代性。设计本生就是一种创造性行为,它要根据对现实的观察,对未来的想像,对特地去创造性地设想与构思。创造性的指突破当前已有对象的形式,甚至功能,而发明一种崭新的形态。所以作为一名专业的工业设计师的设计理念有三:
1、从用户需求出发,以人为本,满足用户的需求;
2、从挖掘产品功能出发,赋予老产品以新的功能、新的用途;
3、从成本设计理念出发,采用新材料、新方法、新技术、降低产品成本、提高产品质量、提高产品竞争力。
以上就是我对机械工程的全部认识以及我对机械工程的期望。
摘要:通过介绍人机工程的应用技术,论述人机工程学在机械工程中的应用以及如何应用。凸显了人机工程学在机械工程中的重要性。
关键词:人机工程学;机械工程;人性化设计
0.前言
人机工程学是一门运用系统科学理论和方法,正确处理人、机、环境之间的关系,研究人――机――环境系统相互作用及最优组合的工程技术科学。其研究的对象是人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素;其研究的内容是人和机器及环境之间的相互作用;其研究的目的是提高工作效率,保证人的健康、安全和舒适性等问题。
1.人机工程学的应用技术
人机工程学是一门新兴的边缘学科。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学及工程学等学科的研究方法和手段,综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。通过人机工程学的研究与应用,可为机械设计中考虑“人”的因素提供人体尺寸参数;为机械设计中考虑“物”的功能合理性提供科学依据;为机械设计中考虑“环境”因素提供设计准则;为进行人、机、环境系统设计提供理论依据。
人体尺度在机械工程中的应用
为了使各种与人体尺度有关的设计对象能符合人的生理特点,让人在使用时处于舒适的状态和适宜的环境之中,就必须在设计中充分考虑人体的各种尺度。在进行各种机械、设备、设施和工具等的设计时,首先要考虑的问题就是如何使它们适合于人的形态和功能的范围的限度。例如,所有的作业动作都必须在人的肢体活动所能及的范围之类,其高低位置必须与人体相应部位的高度位置相适应;同时还要考虑将其布置在人操作方便,反应最灵敏的范围之内。其目的是为了提高设计对象的宜人性,让使用者能够安全、健康、舒适、高效率的工作,从而有利于减少人体的疲劳和提高人机系统的效率。
人体不同部位的尺寸在机械设计中扮演着不同的角色,现举一些人体主要尺寸的应用原则:
(1)肘部高度:对于确定柜台、梳妆台、厨房案台、工作台、以及其他站着使用的工作表面的舒适高度,肘部高度数据是必不可少的。通过科学研究发现,最舒适的高度是低于人的肘部高度。休息平面的高度大约应该低于肘部高度的。
(2)大腿厚度:这是设计柜台、书桌、会议桌、课桌、家具及其他一些室内设备和为人们提供座位的设备的关键尺寸。要是大腿和大腿上方的物体有一定间隙。
(3)立姿垂直手握高度:可用于确定开关、控制器、拉杆、把手、书架以及衣帽架等等的高度。
以上只是列举了一部分。在设计过程中要充分考虑人体的各种尺寸,使设计出来的产品让人用着舒服,并尽量减轻人的疲劳感;同时还要注重工作效率的提高。
人体机能的应用
人主要有9个子系统,其中与外界直接发生联系的主要有三个系统,即感觉系统、神经系统和运动系统。人在人机系统中作用过程大致,要使系统有效运行,要求人体各部位协调工作。感觉器官感受外界的信息;大脑理解和决策信息;运动器官执行相应的动作。
感觉系统
不同的感觉通道有不同的适应场合。例如视觉通道适合传递比较复杂或抽象的信息,比较长或需要延迟的信息,与空间方位、空间位置有关的信息等;听觉通道传递比较复杂的信息,短的或无需延迟的信息,与时间无关的信息,快速响应的信息等;触觉通道适合非常简明的、需要快速传递的信息,经常用受触摸的机器或装置的场合等。
当我们的信息用视觉通道传递时,我们设计机械装置时,要综合考虑人的视角与视力,视野与视距,中央视觉和周围视觉,色觉与色视野,暗适应和明适应等各方面的因素。例如眼睛沿水平方向运动比沿竖直方向运动快而且不宜疲劳;视线的变化习惯从左到右,从上到下;颜色对比与人眼也有一定关系,所以危险等信号标志都用红色。
当信息用听觉通道传递时,要综合考虑声音的频率,动态范围,人耳的方向敏感度,掩蔽效应等。同时,还要注意考虑人耳的`安全。
神经系统
通过感觉通道传入的信息,在大脑中枢进行复杂的处理。大脑处理信息的速度以及对信息的记忆活动等都具有很重要的意义。对于人脑反应的速度,我们在设计产品的过程中不能使之快于人脑的速度。同时,我们又要充分利用人脑的记忆功能,进行复杂只能活动的能力,来合理设计,从而提高效率,创造价值。
运动系统
运动系统是人体完成各种动作和从事生产劳动的器官系统。骨的功能,各种关节的活动范围,肌肉的强度与力度等,都是我们设计机械器件时应该考虑的。例如关节必须处在一定的舒适调节范围内。对于肢体的运动,要考虑肢体的出力范围,运动范围,动作速度与频率等。
1.数控编程与其展开
数控编程是现在CAD/CAPP/CAM体系中最能明显发挥效益的环节之一,其在完结规划加工自动化、进步加工精度和加工质量、缩短产品研发周期等方面发挥着重要作用。在比如航空工业、轿车工业等范畴有着很多的运用。因为出产实际的强烈需求,国内外都对数控编程技能进行了广泛的研讨,并获得了丰盛效果。下面就对数控编程及其展开作一些介绍。
数控编程的根本概念
数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全进程。它的首要使命是核算加工走刀中的刀位点(cutterlocationpoint简称CL点)。刀位点一般取为刀具轴线与刀具外表的交点,多轴加工中还要给出刀轴矢量。
数控编程技能的展开概况
为了处理数控加工中的程序编制问题,50年代,MIT规划了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的言语,称为APT(AutomaticallyProgrammedTool)。其后,APT几经展开,形成了比如APTII、APTIII、APT(算法改善,增加多坐标曲面加工编程功用) APTAC(Advancedcontouring),APT/SS(SculpturedSurface)等先进版。
采用APT言语编制数控程序具有程序简炼,走刀操控灵活等长处,使数控加工编程从面向机床指令的“汇编言语”级,上升到面向几许元素.APT仍有许多不方便之处:采用言语界说零件几许形状,难以描述杂乱的几许形状,短少几许直观性;短少对零件形状、刀具运动轨道的直观图形显现和刀具轨道的验证手法;难以和CAD数据库和CAPP体系有用衔接;不简略作到高度的自动化,集成化。
针对APT言语的缺点,1978年,法国达索飞机公司开端开发集三维规划、剖析、NC加工一体化的体系,称为为CATIA。随后很快呈现了象EUCLID,UGII,INTERGRAPH,Pro/Engineering,MasterCAM及NPU/GNCP等体系,这些体系都有用的处理了几许造型、零件几许形状的显现,交互规划、修正及刀具轨道生成,走刀进程的仿真显现、验证等问题,推动了CAD和CAM向一体化方向展开。
到了80年代,在CAD/CAM一体化概念的根底上,逐步形成了核算机集成制作体系(CIMS)及并行工程(CE)的概念。现在,为了习惯CIMS及CE展开的需要,数控编程体系正向集成化和智能化方向展开。
在集成化方面,以开发STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)规范的参数化特征造型体系为主,现在已进行了很多行之有用的作业,是国内外开发的热门;在智能化方面,作业刚刚开端,还有待咱们去尽力INA开式冲压滚针轴承HN2020 FAG止推轴承座BND3234-H-C-T-AF-STSPW25-INA液压杆端轴承GIHRK80-DO QJ244-N2-MPA-C3 FAG止推轴承座BND3080-Z-T-BL-S KWE15-G3-V4 NUP312-E-TVP2 FAG 球面滚子轴承22214-E1 INA 滚针和保持架组件K40X45X13我国机械工程商场上海世邦机器超前展开形式带动矿山行业新走向机械工程乡镇我国投资推动多点支撑工程机械再迎展开良机东盟我市印尼厦门厦工全系列产品赴印尼参展剑指东盟商场瑞安市公司零部件瑞安中建零部件通过ISO/TS16949:2009体系认证机床沈阳我国企业沈阳机床本相:一场深入的革新已在内部酝酿今年钢材新产品方针龙工首季产品销量全面急增涨价逾2%缸体柱塞磨损间隙轿车起重机用75泵的修正沥青磨削工艺磨盘剪切机和磨机在改性沥青成套设备中的运用.
2.人工智能的展开和运用
近年来,跟着核算机技能的迅猛展开和日益广泛的运用,自然地会提出人类智力活动能不能由核算机来完结的问题。几十年来,人们一贯把核算机当作是只能以极快地、熟练地、精确地运算数字的机器。
但是在当今国际要处理的问题并不彻底是数值核算,像言语的了解和翻译、图形和声音的辨认、决议计划管理等都不属于数值核算,特别像医疗确诊要有专门的特有的阅历和常识的医师才能作出正确的确诊。这就要求核算机能从“数据处理”扩展到还能“常识处理”的范畴。核算机才能范畴的转化是导至“人工智能”快速展开的重要因素。
人工智能的界说
闻名的美国斯坦福大学人工智能研讨中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个界说:“人工智能是关于常识的学科――怎样表明常识以及怎样获得常识并运用常识的科学。”而另一个美国麻省理工学院的温斯顿教授以为:“人工智能就是研讨怎么使核算机去做曩昔只有人才能做的智能作业。”
这些说法反映了人工智能学科的根本思想和根本内容。即人工智能是研讨人类智能活动的规则,构造具有必定智能的人工体系,研讨怎么让核算机去完结以往需要人的智力才能担任的作业,也就是研讨怎么运用核算机的软硬件来仿照人类某些智能行为的根本理论、办法和技能。
人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是核算机学科的一个分支,二十世纪七十年代以来被称为国际三大尖端技能之一(空间技能、能源技能、人工智能)。也被以为是二十一世纪(基因工程、纳米科学、人工智能)三大尖端技能之一。这是因为近三十年来它获得了敏捷的展开,在很多学科范畴都获得了广泛运用,并获得了丰盛的效果,人工智能已逐步成为一个独立的分支,无论在理论和实践上都已自成一个体系。
人工智能是研讨使核算机来仿照人的某些思想进程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科,首要包括核算机完结智能的原理、制作类似于人脑智能的核算机,使核算机能完结更高层次的运用。人工智能将涉及到核算机科学、心理学、哲学和言语学等学科。
能够说几乎是自然科学和社会科学的所有学科,其规模已远远超出了核算机科学的范畴,人工智能与思想科学的联络是实践和理论的联络,人工智能是处于思想科学的技能运用层次,是它的一个运用分支。从思想观念看,人工智能不只限于逻辑思想,要考虑形象思想、创意思想才能促进人工智能的突破性的展开,数学常被以为是多种学科的根底科学,数学也进入言语、思想范畴,人工智能学科也有必要借用数学东西,数学不只在规范逻辑、模糊数学等规模发挥作用,数学进入人工智能学科,它们将相互促进而更快地展开。从实用观念来看,人工智能是一门常识工程学:以常识为方针,研讨常识的获取、常识的表明办法和常识的运用。
核算机与智能
一般咱们用核算机,不只需告诉核算机,要做什么,还有必要详细地、正确地告诉核算机怎么做。也就是说,人们要根据使命的要求,以适当的核算机言语,编制针对该使命的运用程序,才能运用核算机完结此项使命。这样实际上是在人彻底操控核算机完结的,是谈不上核算机有“智能”。
我们都知道,国际国际象棋棋王卡斯帕罗夫与美国IBM公司的RS/6000(深蓝)核算机体系于1997年5月11日进行了六局“人机大战”,结果“深蓝”以比的总比分取胜。竞赛完毕了给人们留下了深入的思考;下棋要取胜要求选手要有很强的思想才能、记忆才能、丰富的下棋阅历,还得及时作出反映,敏捷进行有用的处理,否则一着出错满皆输,这显然是个“智能”问题。
尽管开发“深蓝”核算机的IBM专家也以为它离智能核算机还相差甚远,但它以高速的并行的核算才能(2r108步/秒棋的核算速度)。完结了人类智力的核算机上的部分仿照。从字面上看,“人工智能”就是用人工的办法在核算机上完结人的智能,或许说是人们使核算机具有类似于人的智能。
智能与常识
在20世纪70年代今后,在许多国家都相继展开了人工智能的研讨,因为其时对完结机器智能了解得过于简略和片面,以为只需一些推理的规律加上强大的核算机就能有专家的`水平缓超人的才能。
这样,尽管也获得必定效果,但问题也跟着呈现了,例如机器翻译其时人们往往以为只需用一部双向词典及词法常识,就能完结两种言语文字的互译,其实彻底不是这么一回事,例如,把英语句子“Time flies like an arrow”(日月如梭)翻译成日语,然后再译回英语,居然成为“苍蝇喜爱箭”;当把英语“The spirit is willing but the flesh is weak”(心有余而力不足)译成俄语后,再译回来竟变成“The wine is good but the meat is spoiled”(酒是好的但肉已蜕变)。
在其它方面也都遇到这样或许那样的困难。这时,本来对人工智能抱怀疑态度的人提出责备,甚至把人工智能说成是“骗局”、“庸人自扰”,有些国家还削减人工智能的研讨经费,一时人工智能的研讨进入了低落。
然而,人工智能研讨的先驱者们没有放弃,而是通过认真的反思、总结阅历和经验,认识到人的智能表现在人能学习常识,有了常识,能了解、运用已有的常识。正向思想科学所说“智能的核心是思想,人的全部智慧或智能都来自大脑思想活动,人类的全部常识都是人们思想的产物。”“一个体系之所以有智能是因为它具有可运用的常识。”
要让核算机“聪明”起来,首先要处理核算机怎么学会一些必要常识,以及怎么运用学到的常识问题。仅仅对一般事物的思想规则进行探索是不可能处理较高层次问题的。人工智能研讨的展开应当改动为以常识为中心来进行。
自从人工智能转向以常识为中心进行研讨以来,以专家常识为根底开发的专家体系在许多范畴里获得成功,例如:地矿勘探专家体系(PROSPECTOR)拥有15种矿产常识,能根据岩石标本及地质勘探数据对矿产资源进行估量和猜测,能对矿床分布、储藏量、品位、挖掘价值等进行揣度,拟定合理的挖掘计划,成功地找到了超亿美元的钼矿。
又如专家体系(MYCIN)能辨认51种病菌,正确运用23种抗菌素,可帮忙医师确诊、治疗细菌感染性血液病,为患者供给最佳处方,成功地处理了数百个病例。
它还通过以下的测验:在相互阻隔的情况下,用MYCIN体系和九位斯坦福大学医学院医师,分别对十名不清楚感染源的患者进行确诊和处方,由八位专家进行评判,结果是MYCIN和三位医师所开出的处方对症有用;而在是否对其它可能的病原体也有用并且用药又不过量方面,MYCIN则胜过了九位医师。显现出较高的水平。
专家体系的成功,充分表明常识是智能的根底,人工智能的研讨有必要以常识为中心来进行。因为常识的表明、使用、获取等的研讨都获得较大的开展。因此,人工智能的研讨得以处理了许多理论和技能上问题。
人工智能研讨的方针
1950年英国数学家图灵(—1954)发表了”核算机与智能”的论文中提出闻名的“图灵测验”,形象地提出人工智能应该到达的智能规范;图灵在这篇论文中以为“不要问一个机器是否能思想,而是要看它能否通过以下的测验;让人和机器分别位于两个房间,他们只可通话,不能相互看见。
通过对话,假如人的一方不能区别对方是人仍是机器,那么就能够以为那台机器到达了人类智能的水平。图灵为此特地规划了被称为“图灵梦想”的对话。在这段对话中“询问者”代表人,“智者”代表机器,并且假定他们都读过狄更斯()的闻名小说《匹克威克别传》,对话内容如下:
询问者:在14行诗的首行是“你好像夏日”,你不觉得“春日”更好吗?智者:它不合韵。
询问者:“冬日”怎么?它可彻底合韵的。
智者:它确是合韵,但没有人情愿被比作“冬日”。
询问者:你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗?
智者:是的。
询问者:圣诞节是冬季的一个日子,我想匹克威克先生对这个比方不会介怀吧。智者:我以为您不够严谨,“冬日”指的是一般冬季的日子,而不是某个特别的日子,如圣诞节。
从上面的对话能够看出,能满足这样的要求,要求核算机不只能仿照并且能够延伸、扩展人的智能,到达甚至超越人类智能的水平,在现在是难以到达的,它是人工智能研讨的根本方针。
人工智能研讨的近期方针;是使现有的核算机不只能做一般的数值核算及非数值信息的数据处理,并且能运用常识处理问题,能仿照人类的部分智能行为。依照这一方针,根据现行的核算机的特色研讨完结智能的有关理论、技能和办法,树立相应的智能体系。例如现在研讨开发的专家体系,机器翻译体系、形式辨认体系、机器学习体系、机器人等。
人工智能的研讨范畴
现在,人工智能的研讨是与具体范畴相结合进行的。根本上有如下范畴;专家体系,专家体系是依托人类专家已有的常识树立起来的常识体系,现在专家体系是人工智能研讨中展开较早、最活泼、成效最多的范畴,广泛运用于医疗确诊、地质勘探、石油化工、军事、文化教育等各方面。它是在特定的范畴内具有相应的常识和阅历的程序体系,它运用人工智能技能、仿照人类专家处理问题时的思想进程,来求解范畴内的各种问题,到达或接近专家的水平。
机器学习
要使核算机具有常识一般有两种办法;一种是由常识工程师将有关的常识概括、收拾,并且表明为核算机能够承受、处理的办法输入核算机。另一种是使核算机自身有获得常识的才能,它能够学习人类已有的常识,并且在实践进程中不总结、完善,这种办法称为机器学习。
机器学习的研讨,首要在以下三个方面进行:一是研讨人类学习的机理、人脑思想的进程;和机器学习的办法;以及树立针对具体使命的学习体系。
机器学习的研讨是在信息科学、脑科学、神经心理学、逻辑学、模糊数学等多种学科根底上的。依赖于这些学科而共同展开。现在已经获得很大的开展,但还没有能彻底处理问题。
形式辨认
形式辨认是研讨怎么使机器具有感知才能,首要研讨视觉形式和听觉形式的辨认。如辨认物体、地势、图象、字体(如签字)等。在日常日子各方面以及军事上都有广阔的用途。近年来敏捷展开起来运用模糊数学形式、人工神经网络形式的办法逐渐替代传统的用核算形式和结构形式的辨认办法。特别神经网络办法在形式辨认中获得较大开展。
了解自然言语
核算机如能“听懂”人的言语(如汉语、英语等),便能够直接用白话操作核算机,这将给人们带极大的便利。核算机了解自然言语的研讨有以下三个方针:一是核算机能正确了解人类的自然言语输入的信息,并能正确答复(或响应)输入的信息。二是核算机对输入的信息能产生相应的摘要,并且复述输入的内容。三是核算机能把输入的自然言语翻译成要求的另一种言语,如将汉语译成英语或将英语译成汉语等。现在,研讨核算机进行文字或言语的自动翻译,人们作了很多的尝试,还没有找到最佳的办法,有待于更进一步深入探索。
机器人学
机器人是一种能仿照人的行为的机械,对它的研讨阅历了三代的展开进程:第一代(程序操控)机器人:这种机器人一般是按以下二种办法“学会”作业的;一种是由规划师预先按作业流程编写好程序存贮在机器人的内部存储器,在程序操控下作业。另一种是被称为“示教—再现”办法,这种办法是在机器人第一次执行使命之前,由技能人员引导机器人操作,机器人将整个操作进程一步一步地记录下来,每一步操作都表明为指令。示教完毕后,机器人按指令顺序完结作业(即再现)。如使命或环境有了改动,要重新进行程序规划。这种机器人能尽心尽责的在机床、熔炉、焊机、出产线上作业。日前商品化、实用化的机器人大都属于这一类。
这种机器人最大的缺点是它只能刻板地按程序完结作业,环境稍有改变(如加工物品略有倾斜)就会出问题,甚至发生风险,这是因为它没有感觉功用,在日本曾发生过机器人把现场的一个工人抓起来塞到刀具下面的情况。
第二代(自习惯)机器人:这种机器人配备有相应的感觉传感器(如视觉、听觉、触觉传感器等),能获得作业环境、操作方针等简略的信息,并由机器人体内的核算机进行剖析、处理,操控机器人的动作。尽管第二代机器人具有一些初级的智能,但还需要技能人员协调作业。现在已经有了一些商品化的产品。
第三代(智能)机器人:智能机器人具有类似于人的智能,它装备了高灵敏度的传感器,因此具有超越一般人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的才能,能对感知的信息进行剖析,操控自己的行为,处理环境发生的改变,完结交给的各种杂乱、困难的使命。并且有自我学习、概括、总结、进步已把握常识的才能。现在研发的智能机器人大都只具有部分的智能,和真正的意义上的智能机器人,还差得很远。
智能决议计划支撑体系
决议计划支撑体系是属于管理科学的范畴,它与“常识—智能”有着极其亲近的联络。在80年代以来专家体系在许多方面获得成功,将人工智能中特别是智能和常识处理技能运用于决议计划支撑体系,扩展了决议计划支撑体系的运用规模,进步了体系处理问题的才能,这就成为智能决议计划支撑体系。
人工神经网络
人工神经网络是在研讨人脑的奥妙中得到启发,试图用很多的处理单元(人工神经元、处理元件、电子元件等)仿照人脑神经体系工程结构和作业机理。在人工神经网络中,信息的处理是由神经元之间的相互作用来完结的,常识与信息的存储表现为网络元件互连间分布式的物理联络,网络的学习和辨认取决于和神经元衔接权值的动态演化进程。
多年来,人工神经网络的研讨获得了较大的开展,成为具有一种共同风格的信息处理学科。当然现在的研讨还仅仅一些简略的人工神经网络模型。要树立起一套完好的理论和技能体系,需要作出更多尽力和讨论。然而人工神经网络已经成为人工智能中极其重要的一个研讨范畴。
3.全文总结
人类通过五千的展开进入了根据常识的“常识经济”。人类社会空前地高速展开。常识是智能的根底,常识只有转化为智能才能发挥作用,常识无限的堆集,智能也就将在人类社会起越来越大的作用,更有人提出:常识经济的进一步展开将是“智能经济”。
“智能经济”是根据“广义智能”的经济,“广义智能”包括:人的智能、人工智能以及人和智能机器相结合的“集成智能”。能够想象根据广义智能的“智能经济”将比根据常识的“常识经济”将具有更高的智能水平,更高更快展开速度。
摘要:目前,高校机械工程类专业教学还存在一定的问题,因此,要融入创新教育,从课外渗透至课内,形成全方位的人才培养。在开展创新教育的过程中,机械工程专业的实践教学要与其同步进行,从而有效提高学生的实践能力与创新能力。创新意识的培养并不是在朝夕之间,需要为学生创造恰当的环境,并给予学生充分的学习氛围,激发其学习动机。本文主要针对高校机械工程类专业创新教育现状进行了分析,然后提出了相应的改进对策。
关键词:高校;机械工程;创新;教育
创新是一种能力,也是适应社会、激发创造力的前提。在教育中融入创新意识,实现创新教育,才能提高学生的综合素质。目前,我国高校的机械工程类专业学生更需要融入创新教育,才可以实现对高素质人才的培养,对于提高综合国力具有很重要的作用。
1.高校机械工程类专业创新教育现状
没有明确创新教育目的
创新教育是素质教育的重要组成部分,需要明确教育目的,基于更多关注,方可实现对人才的培养。不过,在许多高校中并没有充分重视对创新教育的实施,只是将其作为一种课外活动,旨在提高学生的兴趣。还有一部分教师并没有重视创新教育,认为其价值有限,不能作为工作中的主要内容,对创新教育的目的并不了解,这就使得创新教育的开展存在一定的问题。
创新活动时间有限
在高校机械工程专业中,学生的创新活动时间较少,大部分时间学习专业的课程,只有少部分学生能够根据自己的兴趣爱好,参与一些创新活动。还有一些社团会为广大学生提供相应的创新活动,但是参与的人数较少,难以获得良好的创造成果,学生的创新意识有待提升。
实施创新教育的师资力量有限
开展创新教育需要对教师提出更加严格的要求,教师要有创造力和创新意识,这样才能指导学生参与到各项创新活动之中,激发学生的潜力。不过,在现有的教学过程中,能够真正实施创新教育的师资力量十分有限,大部分教师工作任务繁重,缺乏创造力,无法对学生进行有针对性的辅导。即使是有一部分创新教育,也仅限于小范围内开展,难以普及。
学生的知识水平与创新目标要求不符合
对于高校大学生而言,需要学习专业的理论课和实践课才能够掌握机械工程相关知识,学生需要抽出足够的时间进行学习,现有的知识水平与经验并不能支撑其在创新活动中做出一定的成绩。许多学生缺乏创新意识,实践经验有限,在创新活动中,往往处于比较被动的位置,与创新目标相差一定的距离,长此以往,会降低学生对创新活动的参与意识和积极性。
2.高校机械工程类专业创新教育的实施对策
安排创造性实验教学,活跃课堂气氛
在机械工程专业教学中,教师不仅要重视对学生进行理论知识的灌输,还要积极培养学生的实践能力,使学习更加有目的性,通过积极参加各项实践活动,掌握理论知识和相应的技能。在创新教育中,学生实践能力的培养,主要通过改善教学条件,融入与生产实际有关的教学内容,使理论教学、实验教学与实践教学紧密结合。除了必要的理论教学之外,要改革实验内容,安排具有创造性的实验,激发学生的创新思维,加强学生的动手能力,在不断实践中掌握知识和技能。为了实现对学生实践能力的培养,需要教师活跃课堂气氛,引进新的教学内容。教师是教学的灵魂,尤其在机械工程专业中,教师要想方设法培养学生的创造力,为学生营造有效的学习环境,真正做到以学生为主。在教学中,教师要主动教学方式的改进,尽量避免一言堂的被动教学方式。对于学生成绩的评价不宜过于单一,考核内容不仅要包括书本内容,还要以学生的能力为主。教师为学生缔造良好的教学环境,就可以提高学生参与的积极性,拓展学生思维,使学生的创新意识不断提高。学生一旦对课程产生兴趣,就能够产生强烈的求知欲。教师要善于结合生活中的案例,时刻融入教学内容,激发学生的兴趣。还要将学科中的前沿知识传递给学生,使学生的知识结构得到更新,真正做到与时俱进。对于机械工程专业的学生而言,计算机知识和技能的掌握很有必要。目前,许多学生对计算机十分感兴趣,这样就更容易掌握扎实的计算机技能。教师要充分利用学生对计算机的学习兴趣,引进有效的教学方法。要做到将理论与实践相结合,引入该专业中的新知识与新动态,对于与计算机技术相结合的教学内容要尽量做到与时代同步,介绍典型案例。比如,基于Ansys,Adam及Flucnt等的一些新的计算机辅助分析方法,将其与工程实践相结合,就能够激发学生的创新意识与自主学习习惯。
建立有效的激励机制,创新实践教学方式
在创新教育和学生实践能力培养的过程中,还需要建立完善的激励机制,使学生可以有更多的`积极性参加到创新活动之中。比如,设置创新奖学金、创新学分,使学生能够主动参与到各种创新活动之中,实现创新思维的培养与能力的展现。激励机制的完善,可以实现学生与教师的有效沟通,避免产生歧义。在实施创新教育的过程中,学生的综合素质会得以提升,教学质量也可以得到提升,这也符合高校机械工程专业人才培养的目标。为了实现创新教育,需要进一步加强实践教学,从教学计划到教学内容,再到教学方法,都需要重视创新的运用。高校要善于利用校内外资源,将学校、企业和社会的优秀资源进行整合,使实践教学得到创新。要进行实践课程的设置,将其划分成几个特殊的教学模块,明确实践教学目的。比如,鼓励学生参与到科技活动之中,培养学生创新意识和解决问题的能力;将学生基础能力与实践能力培养相结合,设置相应的基础课程和实践课程,使学生的能力得到双向提高;学校要加强与企业的合作,使学生可以有实习的机会,提高学生的实践技能。
加强机械工程教学基地和教学平台建设,发展课外创新活动
为了进一步提高实践教学的有效性,高校要进一步加强机械工程教学基地和教学平台的建设。根据机械工程专业的特殊性和专业性,学校需要设置机械工程训练中心,为学生打造分门别类的实践教学平台。首先,创建工程教育平台,加强对实验室的建设。学校可以应用有效的设备和恰当的教学方法,培养学生的创新能力和动手操作能力。其次,建设工程技术的车间实验室,使学生可以了解机械加工的操作方法和步骤,以及电子电工的操作。再者,建立模拟训练基地,使该基地具备类似企业的功能。按照职能部门进行划分,使学生可以充分参与其中,这样在进行操作的时候,方可提高学生的实践技能。对于机械工程专业教学而言,不仅要学习在课内知识与技能培养,还要重视课外环境的打造,从而使学生能够有充分的时间参与到创新教育之中。在学校的活动之中,要更多融入机械工程创新内容。比如,组织学生参与科技创新活动,举办技术竞赛,激发学生的参与热情,提高学生的成就感。学生可以根据自己的兴趣爱好成立兴趣小组,比如,有的学生喜欢机械设计,有的学生喜欢机械制造,因此,就可以成立这些团队,定期举办交流活动,不断展现创新成果,不断提高学生的实践技能。综上所述,高校机械工程专业若要培养出优秀的人才,就需要加强创新教育,重视理论教学,完善实践教学,培养学生的创新意识。
参考文献
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[2]张千锋,颜晓娟,何永玲.地方高校机械专业人才创新能力的培养研究——以钦州学院为例[J].钦州学院学报,2016,31(4):70-74.
[3]张东生,王小军,张政武,等.地方高校大学生机械创新设计大赛运行机制研究[J].中国现代教育装备,2016(7):89-92.
1.数控编程与其发展
数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一,其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求,国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究,并取得了丰硕成果。下面就对数控编程及其发展作一些介绍。
数控编程的基本概念
数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点(cutterlocationpoint简称CL点)。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点,多轴加工中还要给出刀轴矢量。
数控编程技术的发展概况
为了解决数控加工中的程序编制问题,50年代,MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言,称为APT(AutomaticallyProgrammedTool)。其后,APT几经发展,形成了诸如APTII、APTIII、APT(算法改进,增加多坐标曲面加工编程功能) APTAC(Advancedcontouring),APT/SS(SculpturedSurface)等先进版。
采用APT语言编制数控程序具有程序简炼,走刀控制灵活等优点,使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级,上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处:采用语言定义零件几何形状,难以描述复杂的几何形状,缺乏几何直观性;缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段;难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接;不容易作到高度的自动化,集成化。
针对APT语言的缺点,1978年,法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统,称为为CATIA。随后很快出现了象EUCLID,UGII,INTERGRAPH,Pro/Engineering,MasterCAM及NPU/GNCP等系统,这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走刀过程的仿真显示、验证等问题,推动了CAD和CAM向一体化方向发展。
到了80年代,在CAD/CAM一体化概念的基础上,逐步形成了计算机集成制造系统(CIMS)及并行工程(CE)的概念。目前,为了适应CIMS及CE发展的需要,数控编程系统正向集成化和智能化方向发展。
在集成化方面,以开发STEP(StandardfortheExchangeofProductModelData)标准的参数化特征造型系统为主,目前已进行了大量卓有成效的工作,是国内外开发的热点;在智能化方面,工作刚刚开始,还有待我们去努力INA 开式冲压滚针轴承 HN2020 FAG 止推轴承座 BND3234-H-C-T-AF-S TSPW25- INA液压杆端轴承 GIHRK80-DO QJ244-N2-MPA-C3 FAG 止推轴承座BND3080-Z-T-BL-S KWE15-G3-V4 NUP312-E-TVP2 FAG 球面滚子轴承22214-E1 INA 滚针和保持架组件 K40X45X13 中国机械工程市场上海世邦机器超前发展模式带动矿山行业新走向机械工程城镇中国投资推动多点支持工程机械再迎发展良机东盟我市印尼厦门厦工全系列产品赴印尼参展剑指东盟市场瑞安市公司零部件瑞安中建零部件通过ISO/TS16949:2009体系认证机床沈阳中国企业沈阳机床真相:一场深刻的变革已在内部酝酿今年钢材新产品目标龙工首季产品销量全面急增 涨价逾2%缸体柱塞磨损间隙汽车起重机用75泵的修复沥青磨削工艺磨盘剪切机和磨机在改性沥青成套设备中的应用.
2.人工智能的发展和应用
近年来,随着计算机技术的迅猛发展和日益广泛的应用,自然地会提出人类智力活动能不能由计算机来实现的问题。几十年来,人们一向把计算机当作是只能以极快地、熟练地、准确地运算数字的机器。
但是在当今世界要解决的问题并不完全是数值计算,像语言的理解和翻译、图形和声音的识别、决策管理等都不属于数值计算,特别像医疗诊断要有专门的特有的经验和知识的医师才能作出正确的诊断。这就要求计算机能从“数据处理”扩展到还能“知识处理”的范畴。计算机能力范畴的转化是导至“人工智能”快速发展的重要因素。
人工智能的定义
著名的美国斯坦福大学人工智能研究中心尼尔逊教授对人工智能下了这样一个定义:“人工智能是关于知识的学科――怎样表示知识以及怎样获得知识并使用知识的科学。”而另一个美国麻省理工学院的温斯顿教授认为:“人工智能就是研究如何使计算机去做过去只有人才能做的智能工作。”
这些说法反映了人工智能学科的基本思想和基本内容。即人工智能是研究人类智能活动的规律,构造具有一定智能的人工系统,研究如何让计算机去完成以往需要人的智力才能胜任的工作,也就是研究如何应用计算机的软硬件来模拟人类某些智能行为的基本理论、方法和技术。
人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)是计算机学科的一个分支,二十世纪七十年代以来被称为世界三大尖端技术之一(空间技术、能源技术、人工智能)。也被认为是二十一世纪(基因工程、纳米科学、人工智能)三大尖端技术之一。这是因为近三十年来它获得了迅速的发展,在很多学科领域都获得了广泛应用,并取得了丰硕的成果,人工智能已逐步成为一个独立的分支,无论在理论和实践上都已自成一个系统。
人工智能是研究使计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考、规划等)的学科,主要包括计算机实现智能的原理、制造类似于人脑智能的计算机,使计算机能实现更高层次的应用。人工智能将涉及到计算机科学、心理学、哲学和语言学等学科。
可以说几乎是自然科学和社会科学的所有学科,其范围已远远超出了计算机科学的范畴,人工智能与思维科学的关系是实践和理论的关系,人工智能是处于思维科学的技术应用层次,是它的一个应用分支。从思维观点看,人工智能不仅限于逻辑思维,要考虑形象思维、灵感思维才能促进人工智能的突破性的发展,数学常被认为是多种学科的基础科学,数学也进入语言、思维领域,人工智能学科也必须借用数学工具,数学不仅在标准逻辑、模糊数学等范围发挥作用,数学进入人工智能学科,它们将互相促进而更快地发展。从实用观点来看,人工智能是一门知识工程学:以知识为对象,研究知识的获取、知识的表示方法和知识的使用。
计算机与智能
通常我们用计算机,不仅要告诉计算机,要做什么,还必须详细地、正确地告诉计算机怎么做。也就是说,人们要根据任务的要求,以适当的计算机语言,编制针对该任务的应用程序,才能应用计算机完成此项任务。这样实际上是在人完全控制计算机完成的,是谈不上计算机有“智能”。
大家都知道,世界国际象棋棋王卡斯帕罗夫与美国IBM公司的RS/6000(深蓝)计算机系统于1997年5月11日进行了六局“人机大战”,结果“深蓝”以比的总比分获胜。比赛结束了给人们留下了深刻的思考;下棋要获胜要求选手要有很强的思维能力、记忆能力、丰富的下棋经验,还得及时作出反映,迅速进行有效的处理,否则一着出错满皆输,这显然是个“智能”问题。
尽管开发“深蓝”计算机的IBM专家也认为它离智能计算机还相差甚远,但它以高速的并行的计算能力(2r108步/秒棋的计算速度)。实现了人类智力的计算机上的部分模拟。从字面上看,“人工智能”就是用人工的方法在计算机上实现人的智能,或者说是人们使计算机具有类似于人的智能。
智能与知识
在20世纪70年代以后,在许多国家都相继开展了人工智能的研究,由于当时对实现机器智能理解得过于容易和片面,认为只要一些推理的定律加上强大的计算机就能有专家的水平和超人的能力。
这样,虽然也获得一定成果,但问题也跟着出现了,例如机器翻译当时人们往往认为只要用一部双向词典及词法知识,就能实现两种语言文字的互译,其实完全不是这么一回事,例如,把英语句子“Time flies like an arrow”(光阴似箭)翻译成日语,然后再译回英语,竟然成为“苍蝇喜欢箭”;当把英语“The spirit is willing but the flesh is weak”(心有余而力不足)译成俄语后,再译回来竟变成“The wine is good but the meat is spoiled”(酒是好的但肉已变质)。
在其它方面也都遇到这样或者那样的困难。这时,本来对人工智能抱怀疑态度的人提出指责,甚至把人工智能说成是“骗局”、“庸人自扰”,有些国家还削减人工智能的研究经费,一时人工智能的研究进入了低潮。
然而,人工智能研究的先驱者们没有放弃,而是经过认真的反思、总结经验和教训,认识到人的智能表现在人能学习知识,有了知识,能了解、运用已有的知识。正向思维科学所说“智能的核心是思维,人的一切智慧或智能都来自大脑思维活动,人类的一切知识都是人们思维的产物。”“一个系统之所以有智能是因为它具有可运用的知识。”
要让计算机“聪明”起来,首先要解决计算机如何学会一些必要知识,以及如何运用学到的知识问题。只是对一般事物的思维规律进行探索是不可能解决较高层次问题的。人工智能研究的开展应当改变为以知识为中心来进行。
自从人工智能转向以知识为中心进行研究以来,以专家知识为基础开发的专家系统在许多领域里获得成功,例如:地矿勘探专家系统(PROSPECTOR)拥有15种矿藏知识,能根据岩石标本及地质勘探数据对矿产资源进行估计和预测,能对矿床分布、储藏量、品位、开采价值等进行推断,制定合理的开采方案,成功地找到了超亿美元的钼矿。
又如专家系统(MYCIN)能识别51种病菌,正确使用23种抗菌素,可协助医生诊断、治疗细菌感染性血液病,为患者提供最佳处方,成功地处理了数百个病例。
它还通过以下的测试:在互相隔离的情况下,用MYCIN系统和九位斯坦福大学医学院医生,分别对十名不清楚感染源的患者进行诊断和处方,由八位专家进行评判,结果是MYCIN和三位医生所开出的处方对症有效;而在是否对其它可能的病原体也有效而且用药又不过量方面,MYCIN则胜过了九位医生。显示出较高的水平。
专家系统的成功,充分表明知识是智能的基础,人工智能的研究必须以知识为中心来进行。由于知识的表示、利用、获取等的研究都取得较大的进展。因而,人工智能的研究得以解决了许多理论和技术上问题。
人工智能研究的目标
1950年英国数学家图灵(—1954)发表了”计算机与智能”的论文中提出著名的“图灵测试”,形象地提出人工智能应该达到的智能标准;图灵在这篇论文中认为“不要问一个机器是否能思维,而是要看它能否通过以下的测试;让人和机器分别位于两个房间,他们只可通话,不能互相看见。
通过对话,如果人的一方不能区分对方是人还是机器,那么就可以认为那台机器达到了人类智能的水平。图灵为此特地设计了被称为“图灵梦想”的对话。在这段对话中“询问者”代表人,“智者”代表机器,并且假定他们都读过狄更斯()的著名小说《匹克威克外传》,对话内容如下:
询问者:在14行诗的首行是“你如同夏日”,你不觉得“春日”更好吗?智者:它不合韵。
询问者:“冬日”如何?它可完全合韵的。
智者:它确是合韵,但没有人愿意被比作“冬日”。
询问者:你不是说过匹克威克先生让你想起圣诞节吗?
智者:是的。
询问者:圣诞节是冬天的一个日子,我想匹克威克先生对这个比喻不会介意吧。智者:我认为您不够严谨,“冬日”指的是一般冬天的日子,而不是某个特别的日子,如圣诞节。
从上面的对话可以看出,能满足这样的要求,要求计算机不仅能模拟而且可以延伸、扩展人的智能,达到甚至超过人类智能的水平,在目前是难以达到的,它是人工智能研究的根本目标。
人工智能研究的近期目标;是使现有的计算机不仅能做一般的数值计算及非数值信息的数据处理,而且能运用知识处理问题,能模拟人类的部分智能行为。按照这一目标,根据现行的计算机的特点研究实现智能的有关理论、技术和方法,建立相应的智能系统。例如目前研究开发的专家系统,机器翻译系统、模式识别系统、机器学习系统、机器人等。
人工智能的研究领域
目前,人工智能的研究是与具体领域相结合进行的。基本上有如下领域;专家系统,专家系统是依靠人类专家已有的知识建立起来的知识系统,目前专家系统是人工智能研究中开展较早、最活跃、成效最多的领域,广泛应用于医疗诊断、地质勘探、石油化工、军事、文化教育等各方面。它是在特定的领域内具有相应的知识和经验的程序系统,它应用人工智能技术、模拟人类专家解决问题时的思维过程,来求解领域内的各种问题,达到或接近专家的水平。
机器学习
要使计算机具有知识一般有两种方法;一种是由知识工程师将有关的知识归纳、整理,并且表示为计算机可以接受、处理的方式输入计算机。另一种是使计算机本身有获得知识的能力,它可以学习人类已有的知识,并且在实践过程中不总结、完善,这种方式称为机器学习。
机器学习的研究,主要在以下三个方面进行:一是研究人类学习的机理、人脑思维的过程;和机器学习的方法;以及建立针对具体任务的学习系统。
机器学习的研究是在信息科学、脑科学、神经心理学、逻辑学、模糊数学等多种学科基础上的。依赖于这些学科而共同发展。目前已经取得很大的进展,但还没有能完全解决问题。
模式识别
模式识别是研究如何使机器具有感知能力,主要研究视觉模式和听觉模式的识别。如识别物体、地形、图象、字体(如签字)等。在日常生活各方面以及军事上都有广大的用途。近年来迅速发展起来应用模糊数学模式、人工神经网络模式的方法逐渐取代传统的用统计模式和结构模式的识别方法。特别神经网络方法在模式识别中取得较大进展。
理解自然语言
计算机如能“听懂”人的语言(如汉语、英语等),便可以直接用口语操作计算机,这将给人们带极大的便利。计算机理解自然语言的研究有以下三个目标:一是计算机能正确理解人类的自然语言输入的信息,并能正确答复(或响应)输入的信息。二是计算机对输入的信息能产生相应的摘要,而且复述输入的内容。三是计算机能把输入的自然语言翻译成要求的另一种语言,如将汉语译成英语或将英语译成汉语等。目前,研究计算机进行文字或语言的自动翻译,人们作了大量的尝试,还没有找到最佳的方法,有待于更进一步深入探索。
机器人学
机器人是一种能模拟人的行为的机械,对它的研究经历了三代的发展过程:第一代(程序控制)机器人:这种机器人一般是按以下二种方式“学会”工作的;一种是由设计师预先按工作流程编写好程序存贮在机器人的内部存储器,在程序控制下工作。另一种是被称为“示教—再现”方式,这种方式是在机器人第一次执行任务之前,由技术人员引导机器人操作,机器人将整个操作过程一步一步地记录下来,每一步操作都表示为指令。示教结束后,机器人按指令顺序完成工作(即再现)。如任务或环境有了改变,要重新进行程序设计。这种机器人能尽心尽责的在机床、熔炉、焊机、生产线上工作。日前商品化、实用化的机器人大都属于这一类。
这种机器人最大的缺点是它只能刻板地按程序完成工作,环境稍有变化(如加工物品略有倾斜)就会出问题,甚至发生危险,这是由于它没有感觉功能,在日本曾发生过机器人把现场的一个工人抓起来塞到刀具下面的情况。
第二代(自适应)机器人:这种机器人配备有相应的感觉传感器(如视觉、听觉、触觉传感器等),能取得作业环境、操作对象等简单的信息,并由机器人体内的计算机进行分析、处理,控制机器人的动作。虽然第二代机器人具有一些初级的智能,但还需要技术人员协调工作。目前已经有了一些商品化的产品。
第三代(智能)机器人:智能机器人具有类似于人的智能,它装备了高灵敏度的传感器,因而具有超过一般人的视觉、听觉、嗅觉、触觉的能力,能对感知的信息进行分析,控制自己的行为,处理环境发生的变化,完成交给的各种复杂、困难的任务。而且有自我学习、归纳、总结、提高已掌握知识的能力。目前研制的智能机器人大都只具有部分的智能,和真正的意义上的智能机器人,还差得很远。
智能决策支持系统
决策支持系统是属于管理科学的范畴,它与“知识—智能”有着极其密切的关系。在80年代以来专家系统在许多方面取得成功,将人工智能中特别是智能和知识处理技术应用于决策支持系统,扩大了决策支持系统的应用范围,提高了系统解决问题的能力,这就成为智能决策支持系统。
人工神经网络
人工神经网络是在研究人脑的奥秘中得到启发,试图用大量的处理单元(人工神经元、处理元件、电子元件等)模仿人脑神经系统工程结构和工作机理。在人工神经网络中,信息的处理是由神经元之间的相互作用来实现的,知识与信息的存储表现为网络元件互连间分布式的物理联系,网络的学习和识别取决于和神经元连接权值的动态演化过程。
多年来,人工神经网络的研究取得了较大的进展,成为具有一种独特风格的信息处理学科。当然目前的研究还只是一些简单的人工神经网络模型。要建立起一套完整的理论和技术系统,需要作出更多努力和探讨。然而人工神经网络已经成为人工智能中极其重要的一个研究领域。
3.全文总结
人类经过五千的发展进入了基于知识的“知识经济”。人类社会空前地高速发展。知识是智能的基础,知识只有转化为智能才能发挥作用,知识无限的积累,智能也就将在人类社会起越来越大的作用,更有人提出:知识经济的进一步发展将是“智能经济”。
“智能经济”是基于“广义智能”的经济,“广义智能”包含:人的智能、人工智能以及人和智能机器相结合的“集成智能”。可以想象基于广义智能的“智能经济”将比基于知识的“知识经济”将具有更高的智能水平,更高更快发展速度。
摘要:当前,科学技术迅速发展,在机械工程设计领域中,传统的设计方法已经无法满足时代的要求,取而代之的是CAD技术。主要对机械工程设计中CAD技术的应用进行了详细探讨,以期为机械工程设计提供有效借鉴与参考。
关键词:机械工程;设计;CAD技术;应用
随着时代的进步,CAD技术也取得了巨大的发展成效,该技术凭借自身智能化、集成化以及标准化的优点,被广泛的运用在机械工程设计行业当中,不但大大的提高了产品的技术含量以及质量,还促进了机械工程行业的稳步发展。为此,加大对CAD技术的研究力度,促其优化完善,才能使其为机械工程设计做出更大的贡献。
1.机械工程设计中CAD技术的发展
在不断更新的计算机技术推动下,CAD技术的各项功能得了显著地拓展以及增强,内容也得到了不断丰富。在机械工程设计领域内,CAD技术软件具备有数量相当可观的用户群体,这些用户群体对CAD技术的要求越来越高,决定了今后CAD技术势必向智能化、集成化以及标准化的方向发展才能符合时代的要求。
技术智能化
犹如编程方法取得的巨大进步,CAD技术智能化也促使机械工程设计取得了巨大的进步,使得其设计方法不再局限于传统的设计当中。为了帮助设计人员进一步培养发散性思维,在对产品模型进行设计采用特征造型方式以及参数设计的时候,不必对其内在的联系过于拘泥。在一部分的3D、CAD软件当中,用户群可以直接欣赏到自己设计的成品,这种方式不但有利于创造性思维的培养,还可以在第一时间及时发现设计成品中存在的问题。
技术标准化
现今,很多CAD技术软件受到了广大用户的青睐,其中主要包括有UG、solidworks、Catia等等。但在这些软件中存在一个弊端,很多数据模型无法与其它同类型的软件相互兼容,这给行业内部技术的发展造成了极大的阻碍。为此,必须要加强对CAD技术数据模型以及交换资源进行标准化,这也是机械工程行业得以顺利发展的重要前提。虽然现在的CAD技术标准化还需要进一步提高,但是经过行业内技术人员的不懈努力后,使用不同的软件进行交流很快可以实现。
技术集成化
随着数控加工技术以及现代设计方式的高速发展,传统的计算机辅助已经无法满足新时代信息化的`要求。从市场角度分析,迫切需要CAD技术能够在工程分析、工艺分析设计以及产品制造过程当中拥有一个良好的技术接口,也就是通常所说的CAM/CAD/CAE/CAPP四者的集成。当前,已经有少数的CAD软件具备了这些集成的功能。设计人员在设计的过程当中,可以直接导入运用该技术的设计模型来对结构力学的性能进行分析,同时与数控机床相结合,做出更深层次的分析和设计,最后进行制造与生产。CAD技术集成化借助计算机高速准确的运算功能,从过往繁琐的运算方法解脱出来,在很大程度上提高了工作效率,缩短了设计时间。
技术的网络化
近年,互联网技术的飞速发展,CAD技术的网络化变得尤为关键和重要。使用互联网的CAD的产品,其在对二维图纸进行传输的时候,更加简单便捷,更能符合企业的规定与要求。同时,不管在任何时候都能通过互联网对企业的动态三维模型进行交流。这种网络互相协作的模式,不但能够帮助企业节约成本,还能够进一步提高企业研发产品速率,并保证产品的最终质量。
技术的虚拟化
当前,CAD技术已经充分运用到了一种新型的技术,例如虚拟现实技术,并且该技术将会应用得越来越广泛。所谓的虚拟技术就是在一个虚拟的环境当中建筑设计人员创造新产品,同时通过模拟操作的方式,对产品的结构、舒适度以及质量等各方面进行检验。在开展机械工程项目之前,通过使用虚拟技术可以很好的解决各种存在的问题,防止各种不必要浪费现象的发生,进而达到减少工程建设成本费用的目的。正是凭借这种优势,虚拟化成为了未来CAD技术的主要发展趋势。
2.机械工程设计中CAD技术的具体应用
在机械工程中,应用CAD技术具有很大的优势,不但与设计人员的设计理想更加贴切,符合他们的设计意识,还能大大的缩短产品设计的周期,进一步提高产品的技术含量以及质量,从根本上来提高工作效率。一般来说,CAD技术在机械工程设计应用主要表现在以下几个方面:
计算机辅助建模
计算机辅助建模不单是CAD技术的重要内容,也是机械工程设计的核心设计部分。在创建模型的时候使用CAD软件,可以满足设计人员所需要的立体效果。更重要的是,为了促使效果更加逼真,所设计出来的模型与实体并没有太大差别,仅仅是在电脑上按照一定的比例呈现出来。使用特征造型以及参数设计的方法,设计人员可以在虚拟的环境下,对产品的模型进行更为直观的设计。在传统的设计方法中,由于抽象思维的局限,设计人员很难把产品的模型构建出来,导致设计结果与实际需要存在较大的误差,最终设计的质量和效率均不甚理想,导致不必要浪费。而现在的三维CAD软件的使用很好的弥补了以上存在的不足,设计人员仅仅需要把已经建立好的模型装配在一起,针对不合理之处加以改正就可以,大大的提高了产品设计的时效性以及质量。
计算机辅助绘图
对于计算机工程设计来说,绘图显得尤为关键和重要。CAD技术软件最初应用在机械工程设计的功能就是绘图功能。传统的方法主要是依靠手工来完成,这种方式不但导致工作效率低,绘图的质量也不甚理想,外形也不够美观。但使用CAD技术软件后,不但可以有效的提高工作效率,确保绘图质量,而且还可以打印出来进行保存,让人一目了然。
分析工程以及优化结构
产品要想得到优化设计,就必须要分析其力学性能以及优化结构。有限元分析以及动力性能分析等现代机械工程设计的发展,进一步推动了工程分析功能以及结构的进一步拓展。目前,很多CAD软件已经退出了与ANSYS有限元分析软件的接口。用户在使用的过程当中,可以把CAD技术软件建立的产品模型直接导入到有限元分析软件中,在负载的情况下,进一步对产品的模型进行工程分析,进而对产品的结构进行优化。在较为复杂的机械设计中,类似的分析方法存在很多优势,值得在接卸工程设计中广泛使用。
3.提高CAD设计人员的技术能力
对于设计人员来说,要想促使CAD技术能够得到广泛的应用,就必须要确保设计人员熟悉使用该技术。首先要充分了解该技术的具体操作,掌握其优势以及不足,在实际过程中,充分利用CAD技术软件的设计优势,进一步对产品结构进行优化以及升级,从根本上来提高产品的技术含量以及科技含量。CAD技术软件的发展与应用,给机械工程设计带来了巨大的转变,促使机械工程的设计方式从单调的设计方法中解脱出来,给机械工程设计注入了新鲜活力。同时设计周期的缩短以及与时俱进的创意,更是促使机械工程设计发展迈入了新台阶。随着计算机技术高速发展,CAD技术将会得到优化以及完善,在机械工程设计中也将会得到更深入的应用。但与外国相对应技术比较而言,我国CAD技术依然存在很多不足,需要加大对该技术的研究力度,进一步巩固我国机械工程发展的基础,促使我国机械工程行业未来发展之路更加长远以及稳定。
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